Masa de aer (astronomie)

Masa aerului este o măsură a cantității de aer pe linia de vedere atunci când se observă un corp ceresc prin atmosfera Pământului [1] . Exprimat ca o integrală a densității aerului de-a lungul liniei de vedere:

Pe măsură ce intră în atmosferă, lumina este atenuată prin împrăștiere și absorbție; cu cât atmosfera este mai groasă prin care trece, cu atât este mai mare atenuarea. În consecință, corpurile cerești mai aproape de orizont par mai puțin strălucitoare decât mai aproape de zenit. Această atenuare, cunoscută sub numele de extincție atmosferică , este descrisă cantitativ de legea Bouguer–Lambert–Beer . Masa de aer absolută , definită prin formula de mai sus, are dimensiunea densității suprafeței (numărul de unități de masă pe unitate de suprafață, de exemplu g/cm2 sau kg/ m2 ) . Masa absolută de aer la zenit, măsurată într-o atmosferă staționară, este egală cu presiunea atmosferică împărțită la accelerația gravitației (dacă neglijăm modificarea accelerației gravitației cu altitudinea în atmosferă): Pentru o atmosferă standard la nivelul mării la un latitudinea de 45 °, masa de aer zenitală absolută este de 10 330 kg / m 2 .

Termenul „masă de aer” înseamnă de obicei masa de aer relativă , raportul dintre masa de aer absolută (definită ca mai sus) la incidența oblică și masa de aer absolută la zenit :

unde z este unghiul zenit (unghiul dintre direcția către sursă și direcția către zenit din punctul de observație). În această definiție, masa de aer este o mărime adimensională. Prin definiție, masa relativă de aer la zenit este egală cu unu: σ(0°) = 1 . Masa de aer crește pe măsură ce unghiul zenital crește, atingând o valoare de aproximativ 38 la orizont (adică la z = 90° ). Valoarea finală a masei de aer la orizont apare doar ținând cont de sfericitatea atmosferei; un model plan-paralel (mai puțin realist) al atmosferei dă valoarea masei de aer care tinde spre infinit la z → 90° , deși descrie destul de corect dependența masei de aer de unghiul zenit la z < 80° .

Masa de aer poate fi mai mică de unu la o altitudine deasupra nivelului mării; totuși, majoritatea formulelor aproximative pentru masa de aer nu țin cont de influența înălțimii observatorului, așa că de obicei corectarea trebuie făcută în alte moduri.

Formule pentru calcule și tabele ale maselor de aer au fost publicate de mulți autori. În 1904, Adzeglio Bemporade dedus formule ținând cont de curbura Pământului, refracția atmosferică și modificările temperaturii atmosferei, fără un computer și un calculator, a calculat și a alcătuit un tabel foarte detaliat al maselor de aer cu un precizia celei de-a cincea zecimale pentru înălțimile Soarelui, cu un detaliu de grade și minute [2] [3] . Aceste valori au servit mult timp ca standard pentru calculele astrofizice și actinometrice [4] , dar apoi au fost revizuite în mod repetat. Oamenii de știință sovietici G.V. Rozenberg (vezi graficul), V.G. Fesenkov [5] și N. M. Shtaude , iar acesta din urmă a încercat să calculeze mase de aer în amurg pentru poziții ale Soarelui până la 3 ° în spatele orizontului [6] .

În 1965, Fritz Kasten a prezentat noi tabele și formule pentru calcularea masei de aer, întocmite în conformitate cu parametrii moderni de atunci ai atmosferei standard [7] . În 1989, Kasten și Andrew Yang au publicat date actualizate privind masele de aer [8] , extrase din care sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Un tabel de compilare din diverse surse, suficient pentru majoritatea calculelor, poate fi găsit în manualele de astrofizică ale lui Allen publicate în anii 1950-70 [9] .

Note

1. ↑ Green DWE Magnitude Corrections for Atmospheric Extinction  //  International Comet Quarterly. - 1992. - Vol. 14 . — P. 55–59 . — ISSN 0736-6922 . — Cod biblic .
2. ↑ Bemporad A. Zur Theorie der Extinktion des Lichtes in der Erdatmosphäre  (germană)  // Mitteilungen der Grossh. Sternwarte zu Heidelberg. - 1904. - H. 4 . — S. 1–78 .
3. ↑ 1 2 3 Curs de astrofizică și astronomie stelară / Ed. ed. A. A. Mihailov. - Moscova; Leningrad: Stat. Editura tech.-theor. lit., 1951. - Volumul 1. Metode şi echipamente de cercetare. - S. 492, 507-510. (Rusă)
4. ↑ 1 2 Sivkov S. I. Metode de calcul a caracteristicilor radiației solare . - L . : Gidrometeoizdat, 1968. - S. 34. - 234 p. (Rusă)
5. ↑ 1 2 3 Rosenberg G. V. Amurg . - M. : Fizmatgiz, 1963. - S. 189-190. — 380 s. (Rusă)
6. ↑ 1 2 3 Kondratiev K. Ya. Energia radiantă a Soarelui / Ed. prof. P. N. Tverskoy. - L . : Gidrometeoizdat, 1954. - S. 73. - 600 p. (Rusă)
7. ↑ Kasten F. A new table and aproximation formula for the relative optial air mass  (engleză)  // Archiv für Meteorologie, Geophysik und Bioklimatologie, Serie B. - 1965. - Vol. 14 , iss. 2 . — P. 206–223 .
8. ↑ 1 2 3 Kasten F., Young AT Tabelele de masă optică de aer revizuite și formula de aproximare  (engleză)  // Optica aplicată. - 1989. - Vol. 28 , iss. 22 . — P. 4735–4738 . - doi : 10.1364/AO.28.004735 . - Cod . — PMID 20555942 .
9. ↑ Allen K.W. Mărimi astrofizice / Per. din engleza. ed. D. Ya. Martynova. - M . : Mir, 1977. - 448 p. (Rusă)
10. ↑ 1 2 Brounov P.I. Optica atmosferică: Fenomene luminoase ale cerului în legătură cu prognoza meteo. M.: Stat. tehnologie. editura, 1924. - 220 p., S. 121
11. ↑ 1 2 3 4 Bemporad A. Zur Theorie der Extinktion des Lichtes in der Erdatmosphäre  (germană)  // Mitteilungen der Grossh. Sternwarte zu Heidelberg. - 1904. - H. 4 . - S. 42, 43, 66-68 .
12. ↑ 12 James Farbes . Despre transparența atmosferei și legea stingerii razelor solare în trecerea prin ea. Phil. Trans. 1842. p. 241
13. ↑ 1 2 Schoenberg E.  (germană)  // Handbuch der Astrophysik. - 1927. - Bd. II . - S. 190 .
14. ↑ 1 2 Kondratiev K.Ya. Energia radiantă a Soarelui / Ed. prof. P.N. Tverskoi. - Leningrad: Gidrometeoizdat, 1954. - 600 p. S. 72
15. ↑ 1 2 Shtaude N.M. Iluminarea atmosferică (halo) din surse terestre  // Izvestiya AN SSSR. Seria Geografie și Geofizică. - 1949. - T. XIII , nr. 1 . - S. 83 . (Rusă)
16. ↑ Sivkov S.I. Metode de calcul a caracteristicilor radiaţiei solare . - L . : Gidrometeoizdat, 1968. - S. 34. - 234 p. (Rusă)

Literatură =

1. ↑ Booger P. [ [1] Tratat de optică despre gradația luminii]. - [Moscova]: Editura și tipul I. Editura Acad. Ştiinţe ale URSS în L., 1950. - S. 270. - 479 p.
2. ↑ Müller G. [ [2] Die photometrie der gestirne]. - Leipzig, 1897. - S. 135.

Eroare la nota de subsol ? : Pentru <ref>etichetele de grup existente „<re.Match object; span=(11, 22), match='group=' nu a fost găsită nicio etichetă potrivită<references group="<re.Match object; span=(11, 22), match='group="/>